基于遠程網絡的虛擬儀器的開發初探

張霞

摘要：介紹了遠程網絡虛擬技術的特點和構成，說明了遠程網絡虛擬儀器是網絡技術與虛擬儀器技術的結合。改變了傳統的測控模式，可以實現測量、分析、測控等在空間上的分離。

關鍵詞：遠程網絡虛擬儀器；測控模式；LabVIEW；網頁；B/S；瀏覽器虛擬儀器（VI）技術的出現，使得用戶可以自定義儀器，靈活的設計儀器系統，用以滿足多元化的需求。但有時候，需要對非本地數據進行采集分析，或者希望共享遠端的硬件資源。這時遠程網絡虛擬儀器技術就能很好的解決這一問題。

遠程網絡虛擬儀器系統是近年來誕生并發展迅速的一種新型網絡測控技術，它不同于一般的信息網絡技術，其主要用于遠距離有傳感器或其他數據接收設備得到的數據傳輸與通信。隨著計算機網絡技術的發展和普及，使得遠程網絡虛擬儀器技術可以實現系統的測量、分析、輸出、測控等在空間進行分離。它的主要優勢在于不受地域、環境的限制。使遠程醫療、教育、環境監測與數據分析等成為現實。

1遠程網絡虛擬儀器的概述

VI的兩大技術基礎是計算機硬件技術和軟件技術，而網絡技術也不可避免的要滲透到VI技術鄰域。將虛擬儀器的應用范圍拓展到整個Internet/Intranet網上后，除了可以使許多昂貴的硬件資源得以共享，充分利用現有的實驗室資源，還可使遠程教育實驗教學得以實現，從而解決限制遠程教育中實驗教學難的問題。

基于Web的遠程網絡虛擬儀器，就是將VI技術和面向Internet的Web技術二者有機結合。該技術將儀器的面板移植到Web頁面上，通過Web服務器實現相關的測試需求。友好的圖形用戶接口，良好的平臺獨立性，都為VI和Web的結合奠定了堅實的基礎。

2遠程網絡虛擬儀器的特點

傳統概念的網絡是基于客戶機/服務器（Client/Server，C/S）模型，大量程序在客戶端，服務器只起到一個管理的作用。若應用程序需要更新或維護，則需對每個客戶端進行大量操作，工作繁瑣且數量極大，成本也比較高昂。

Web技術在Internet上得到廣泛應用后，從C/S模型衍生出另一種B/S（Browser/Server，B/S）模型，即瀏覽器/服務器模型，其以服務器為核心，程序處理和數據存儲基本是都在服務端完成，用戶無需安裝專門的客戶端軟件，只要通過網絡中的計算機連接服務器，使用瀏覽器即可根據需要從服務器下載應用程序來完成相應任務。

以NI公司LabVIEW為代表的各種具有遠程設備訪問功能的VI開發工具也在不斷完善其網絡性能。在LabVIEW 6i以后的版本集成了遠程面板技術，該技術可直接在本地計算機上打開并操作位于遠程計算機上的VI面板。甚至可將LabVIEW VI的前面板窗口嵌入到一個網友中，并在網頁中直接操作它。

3遠程網絡虛擬儀器系統的構成

由遠程的傳感器及被測單元采集到相應信號后通過PC總線數據采集系統、GPIB儀器控制系統、VXI儀器系統以及這三者的任意組合傳送到網絡服務器，由已經開發好的服務器端程序，運行出相應結果并以圖形界面的形式體現出相關結果。每一臺客戶機均通過網絡與服務器相連，隨時隨地都可向服務器發出相應請求，并得到相應結果。

PC總線-插卡型方式、GPIB方式、VXI總線方式各有各的特點。PC總線-插卡型方式借助插入計算機內的數據采集卡與專用的軟件相結合，完成測試任務，它的性價比高，特別適于教學和各種實驗室使用。但頻率測量的帶寬有限制，集成也比較復雜；GPIB技術是IEEE488標準的虛擬儀器早期發展階段，典型系統由一臺PC機、一塊GPIB接口卡和若干臺GPIB形式的儀器通過GPIB電纜連接而成。它能實現用計算機對儀器的操作和控制，用以替代傳統人工方式操作，在工業生產中應用較多。但儀器與主控制有技術重復，每個儀器都有輸入/輸出連接，信號線連接過多，不適宜數據的高速傳輸；VXI總線的標準開放、結構緊湊，數據吞吐能力強、定時和同步精確、模塊可重復利用，且電源穩定、冷卻和屏蔽能力強，在組建大、中規模自動測量系統以及對速度、精度要求高的場合，有其他儀器無法比擬的優勢。但其集成比較困難，價格也比較高。

這三種遠程網絡虛擬儀器系統各有各的優勢和缺點，用戶可根據自身需要進行選擇，或將這三種方式進行任意的組合。

隨著網絡技術的發展，給遠程測試的發展帶來了新的活力。瀏覽器和HTTP協議在全世界范圍的廣泛使用給B/S模式的軟件安裝、配置提供了完善的解決方案。遠程網絡虛擬儀器技術是網絡和虛擬儀器的完美結合，任何人，在任何地方只要有一個網絡接口、一臺安裝了瀏覽器的計算機，就可以通過虛擬儀器提供的網絡虛擬環境，實現各種測量、分析和測控。對人類測控方式的改變產生著深遠的影響。

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